Ditulis oleh Muhammad Rizqi Saputra

Perubahan iklim memang telah menghadirkan tantangan serius, termasuk dalam sektor pendidikan. Gedung-gedung pendidikan tidak hanya menjadi pusat pembelajaran, tetapi juga berperan dalam emisi karbon secara signifikan (Monroe et al., 2019). Menurut laporan IPCC terbaru, sektor bangunan, termasuk gedung-gedung pendidikan, menyumbang sekitar 40% dari total emisi gas rumah kaca global (IPCC, 2022). Di indonesia sendiri, 60% dari gedung sekolah memerlukan renovasi untuk meningkatkan efisiensi energi dan ketahanan terhadap perubahan iklim (Kemdikbud, 2021). Renovasi ini penting untuk mengurangi dampak negatif dari konsumsi energi yang tinggi serta untuk membuat gedung-gedung pendidikan lebih ramah lingkungan.

Namun, gedung-gedung pendidikan menghadapi sejumlah tantangan terkait perubahan iklim, yaitu: (1) Banyak gedung masih menggunakan sistem pencahayaan dan pendinginan yang boros energi, sehingga biaya operasional tinggi dan emisi karbon meningkat (International Energy Agency, 2020). (2) Kesadaran pengguna gedung mengenai dampak perilaku mereka terhadap konsumsi energi masih rendah, yang menjadi hambatan dalam adopsi praktik hemat energi (Angeles et al., 2021). (3) Keterbatasan anggaran menghambat renovasi dan penerapan teknologi ramah lingkungan untuk menciptakan infrastruktur yang efisien dan berkelanjutan (Almalki et al., 2023). (4) Desain gedung pendidikan sering kali tidak mempertimbangkan cuaca ekstrem, seperti banjir atau panas tinggi, yang dapat mengganggu proses belajar dan merusak fasilitas (United Nations Development Programme, 2022). Mengatasi masalah ini memerlukan pendekatan holistik, termasuk kebijakan, edukasi publik, investasi teknologi efisiensi energi, dan perencanaan ruang yang adaptif terhadap perubahan iklim.

Cara yang dilakukan dalam memperkecil dampak masalah-masalah tersebut, penulis merumuskan sebuah solusi yang dapat diterapkan untuk meningkatkan efisiensi dan keberlanjutan gedung-gedung pendidikan dalam menghadapi perubahan iklim yaitu melalui penerapan Quadruple Integrated Smart-Eco Systems (QISES). QISES adalah pendekatan holistik yang mengintegrasikan empat sistem utama untuk menciptakan lingkungan pendidikan yang ramah lingkungan dan efisien yaitu Sistem Energi Terbarukan, Sistem Manajemen Air, Sistem Pengelolaan Limbah, dan Sistem Pertanian Vertikal yang semuanya dilengkapi dengan komponen penting sehingga QISES dapat dimanfaatkan untuk menjadikan gedung-gedung pendidikan lebih efisien secara energi, mengurangi dampak lingkungan, dan meningkatkan ketahanan terhadap perubahan iklim.

QISES terdiri dari empat sistem utama yang terpisah namun terintegrasi dalam satu kesatuan untuk hasil yang optimal. Sistem energi terbarukan menawarkan efektivitas tinggi, di mana teknologi surya terbukti lebih murah, ramah lingkungan, dan minim perawatan (Maka & Alabid, 2022). Transisi ke energi terbarukan juga mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan emisi karbon (Hurlimann et al., 2021). Sistem manajemen air berkelanjutan berkontribusi pada efisiensi sumber daya air dan pengurangan konsumsi energi (Maka & Alabid, 2022). Menurut penelitian Kozel et al. (2018), sistem pengelolaan limbah dengan sensor pintar dan IoT mampu menurunkan emisi serta meningkatkan efisiensi pengolahan limbah. Sistem pertanian vertikal efektif dalam menghemat lahan dan air serta meningkatkan produksi pangan di area perkotaan (Maka & Alabid, 2020; Choi, 2023). Integrasi keempat sistem ini dalam QISES membuktikan bahwa pendekatan holistik ini mampu menciptakan lingkungan pendidikan yang efisien energi, ramah lingkungan, dan tahan perubahan iklim, dengan dukungan teknologi digital modern untuk pemantauan dan pengelolaan sumber daya secara optimal.

Implementasi QISES dalam Gedung Pendidikan

1. Sistem Energi Terbarukan

Sistem ini bertujuan untuk mengurangi ketergantungan pada energi fosil, mengurangi biaya operasional, dan memberikan contoh langsung penggunaan energi terbarukan kepada siswa.

Sistem energi terbarukan di sekolah ini terdiri dari 10 panel surya monokristalin berkapasitas 40 kW, yang mampu menghasilkan sekitar 180 kWh per hari dengan 4,5 jam sinar matahari efektif, dan tiga unit turbin angin vertikal berkapasitas 9 kW yang menghasilkan 90 kWh per hari dalam 10 jam angin efektif. Total produksi harian mencapai 270 kWh, atau 150% dari kebutuhan energi sekolah pada hari cerah, sehingga terdapat surplus 90 kWh yang disimpan dalam bank baterai berkapasitas 200 kWh. Sekolah juga tetap terhubung dengan jaringan listrik kota sebagai cadangan, terutama saat produksi energi terbarukan rendah pada hari hujan atau malam hari. Sistem manajemen energi pintar mengoptimalkan konsumsi energi dengan mengatur penggunaan alat yang boros energi di luar jam puncak produksi dan menggunakan sensor serta kontrol otomatis untuk efisiensi. Distribusi energi juga dirancang secara efisien: 30% untuk pompa air dan penyaringan, 25% untuk penerangan LED dan irigasi otomatis pada pertanian vertikal, 15% untuk mesin pengolahan limbah, dan sisanya untuk kebutuhan umum sekolah seperti penerangan, perangkat elektronik, dan pendingin udara.

Selain teknologi energi terbarukan, desain kelas yang ramah lingkungan dan hemat energi diperlukan untuk mengoptimalkan efisiensi energi. Desain ini memanfaatkan ventilasi silang alami dengan jendela yang dapat dibuka pada sisi berseberangan untuk memaksimalkan aliran udara. Cerobong angin pasif yang menggunakan efek stack membantu mengalirkan udara vertikal, mengurangi kebutuhan AC. Penggunaan kaca berteknologi low emissivity dan spectrally selective coating pada jendela memungkinkan pencahayaan alami maksimal tanpa panas berlebih, dengan kaca ini hanya meneruskan cahaya visible dan memantulkan radiasi inframerah. Penggunaan light shelves di atas jendela membantu distribusi cahaya alami, mengurangi ketergantungan pada lampu. Atap dengan warna terang dan material cool roof memantulkan radiasi matahari, mengurangi beban pendinginan. Di sekitar gedung, vegetasi ditempatkan secara strategis untuk memberikan bayangan alami dan menurunkan suhu lingkungan. Kombinasi pendekatan pasif ini diperkirakan mengurangi kebutuhan energi untuk pendinginan hingga 40% dan pencahayaan hingga 60%, meningkatkan efisiensi energi sistem QISES secara keseluruhan.

Gambar 1. Desain kelas ramah lingkungan dan rendah energi

(Desain penulis)

2. Sistem Manajemen Air

Sistem ini bertujuan untuk mengoptimalkan penggunaan air, mengurangi konsumsi air bersih, dan mengajarkan kepada siswa tentang pentingnya konservasi air dan perlindungan lingkungan.

Sistem manajemen air ini bekerja dengan menangkap dan menampung air hujan melalui saluran dan pipa penyaringan di atap gedung. Air yang tertampung disimpan dalam tangki khusus untuk mendukung berbagai kebutuhan, seperti sanitasi, penyiraman tanaman, serta mendukung sistem energi terbarukan. Selain itu, teknologi daur ulang air limbah juga diterapkan, memproses air bekas dari toilet dan wastafel agar dapat digunakan kembali. Air hasil daur ulang ini sangat bermanfaat, misalnya untuk membersihkan panel surya agar efisien menangkap cahaya matahari dan untuk mendinginkan baterai serta inverter, yang membantu menjaga performa komponen.

Dalam pengolahan limbah, air hasil daur ulang digunakan untuk mempercepat proses pengomposan dan fermentasi, sehingga menghasilkan kompos berkualitas tinggi. Pertanian vertikal di sekolah juga sangat bergantung pada ketersediaan air yang konsisten dan berkualitas. Sistem irigasi otomatis yang dihubungkan dengan tangki penampungan menjamin tanaman mendapat suplai air secara teratur, sementara teknologi irigasi tetes membantu menghemat hingga 50% air dibanding metode konvensional. Dengan mengurangi ketergantungan pada sumber air PDAM hingga 60%, sistem ini tidak hanya menghemat biaya operasional sekolah tetapi juga menurunkan risiko banjir lokal. Secara keseluruhan, integrasi sistem ini mendukung terciptanya lingkungan sekolah yang berkelanjutan dan ramah lingkungan.

3. Sistem Pengelolaan Limbah

Sistem ini bertujuan untuk mengurangi jumlah limbah yang masuk ke tempat pembuangan akhir, mempromosikan praktik daur ulang, dan memberikan kesempatan untuk pembelajaran praktis bagi siswa dalam manajemen limbah.

Adapun operasionalnya akan melibatkan tim kebersihan sekolah yang telah terlatih untuk dapat memastikan pemilahan dengan tepat agar proses peleburan sampah menjadi kompos dapat efisien. Kemudian, pada saat jam makan siang siswa akan diminta untuk bertugas mengawasi pemilahan di kantin secara bergiliran. Selain itu, akan dibentuk jadwal mingguan bagi setiap kelas dalam mengelola komposter putar Dengan begitu akan dapat mengurangi volume limbah yang dikirim ke TPA sebesar 70% dalam tahun pertama. Selain itu juga hasil kompos yang diperoleh dalam sebulan dapat digunakan untuk taman sekolah dan jika ada lebih dapat dijual ke masyarakat yang kemudian dananya digunakan untuk mendanai proyek lingkungan sekolah.

4. Sistem Pertanian Vertikal

Sistem ini bertujuan untuk memanfaatkan area kosong sekitar sekolah sebagai greenhouse untuk instalasi hidroponik, di mana siswa belajar menanam sayuran dan buah-buahan. Hasil panen bisa digunakan di kantin sekolah, mengurangi kebutuhan akan pengiriman makanan dari luar. Hal ini akan memicu pembelajaran STEM (sains, technology, engineering, and mathematics) pada siswa sehingga siswa dapat mempelajari teknologi dan ilmu pengetahuan di balik sistem pertanian vertikal, termasuk bagaimana mengatur cahaya, nutrisi, dan air untuk tanaman yang berbeda.

Operasionalnya akan sedikit mengambil waktu fokus sehingga diperlukan setiap kelas untuk bertanggung jawab atas pemeliharaan harian sistem yang mencakup merawat hingga memanen tanaman tersebut. Selain itu, rotasi tanaman musiman akan direncanakan bersama guru biologi sekolah serta jika ada ahli gizi sekolah. Kemudian untuk panen mingguannya seluruh kelas akan terlibat di setiap minggunya. Hasil panen hidroponik yang telah diperoleh akan diberikan pada kantin sekolah untuk memenuhi kebutuhan sayurnya sehingga nantinya menu kantin akan disesuaikan dengan jadwal panen. Adapun display digital pada kantin untuk menampilkan informasi nutrisi dan asal tanaman yang disajikan. Pada pembelajaran disekolah agar lebih berkesan lagi pada siswa akan diadakan kompetisi tahunan “Inovasi Hidroponik” untuk siswa sebagai proyek penelitian suswa juga sebagai wadah evaluasai terhadap sistem pertanian vertikal.

Penerapan QISES (Quadruple Integrated Smart-Eco Systems) di gedung pendidikan diharapkan dapat membawa berbagai keunggulan di masa depan. Berkat penggunaan teknologi hijau seperti energi terbarukan, sistem manajemen air, dan pengelolaan limbah yang efisien, gedung pendidikan dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, sehingga signifikan dalam menekan emisi karbon. Teknologi pengelolaan limbah canggih yang diterapkan juga membantu mengurangi emisi gas rumah kaca yang biasanya dihasilkan dari proses konvensional. Menurut studi Rached & Anber (2022), bangunan yang menggunakan teknologi hijau dapat menurunkan emisi karbon hingga 70% dibanding bangunan konvensional. Selain itu, penggunaan energi terbarukan seperti surya dan angin juga diharapkan dapat mengurangi biaya listrik, dan sistem manajemen air serta pengolahan limbah yang efisien dapat menurunkan biaya utilitas dan pemeliharaan. Penelitian oleh Santana et al. (2020) mendukung hal ini dengan menunjukkan bahwa teknologi hijau dapat menghemat biaya operasional hingga 50% dalam jangka panjang. Implementasinya dalam pembelajaran sehari-hari juga mampu meningkatkan kesadaran dan tindakan aktif dari siswa terkait pencegahan perubahan iklim. Melalui keunggulan yang dibawakan oleh QISES tentunya ada harapan umat manusia untuk hidup damai di masa depan. Selain itu, akan sangat indah jika siswa memiliki pengetahuan yang luas sebagai bekal di kehidupan selanjutnya, tentunya dengan QISES siswa dapat memperoleh hal tersebut, ketika lulus pun akan ada rasa yang menyentuh hati siswa selama belajar di lingkungan yang benar-benar menakjubkan.

.

DAFTAR PUSTAKA

Aguilar-Santana, J.L. et al. (2020) ‘Review on window-glazing technologies and future prospects’, International Journal of Low-Carbon Technologies, 15(1), pp. 112–120.

Almalki, Faris.A. et al. (2023) ‘Green IoT for Eco-Friendly and Sustainable Smart Cities: Future Directions and Opportunities’, Mobile Networks and Applications, 28(1), pp. 178–202. Available at: https://doi.org/10.1007/s11036-021-01790-w.

Angeles, L.C., Ngo, V.D. and Greig, Z. (2021) ‘Inert Resilience and Institutional Traps: Tackling Bureaucratic Inertias Towards Transformative Social Learning and Capacity Building for Local Climate Change Adaptation’, Planning Theory & Practice, 22(1), pp. 51–71. Available at: https://doi.org/10.1080/14649357.2021.1875029.

Energy Efficiency 2020 – Analysis (2020) IEA. Available at: https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2020 (Accessed: 11 July 2024).

Hasil Penelitian Ungkap Faktor Penting dalam Meraih Capaian Belajar Optimal (2021) Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi. Available at: https://www.kemdikbud.go.id/main/blog/2021/07/hasil-penelitian-ungkap-faktor-penting-dalam-meraih-capaian-belajar-optimal (Accessed: 11 July 2024).

IPCC (2022) Download: Climate Change 2022: Mitigation of Climate Change. Available at: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/ (Accessed: 11 July 2024).

Kozel, R. et al. (2018) ‘Innovations in waste management’, IDIMT-2018: Strategic modelling in management, economy and society: 26th interdisciplinary information management talks, Kutná Hora, Czech Republic, pp. 119–126.

Maka, A.O. and Alabid, J.M. (2022) ‘Solar energy technology and its roles in sustainable development’, Clean Energy, 6(3), pp. 476–483.

Monroe, M.C. et al. (2019) ‘Identifying effective climate change education strategies: a systematic review of the research’, Environmental Education Research, 25(6), pp. 791–812. Available at: https://doi.org/10.1080/13504622.2017.1360842.

Pranata, H.R. and Angraini, D. (2023) ‘Desain Kelas Luar Ruangan yang Aktif dan Inovatif di Universitas Multimedia Nusantara Tangerang’, Arsir, 7(1), pp. 95–106.

Rached, E. and Anber, M. (2022) ‘Energy retrofitting strategies for office buildings in hot arid climate’, International Journal of Low-Carbon Technologies, 17, pp. 506–512.

UNDP Annual Report 2022 (2022) UNDP. Available at: https://www.undp.org/publications/undp-annual-report-2022 (Accessed: 11 July 2024).

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.